苏州市轨道交通一号线星海街站防水设计
2010-11-03 16:49
苏州市轨道交通一号线星海街站防水设计
【摘 要】结合苏州市轨道交通一号线星海街站的设计与施工实践，介绍了地铁车站防水设计原则，对车站防水形式及其施工技术进行了探讨，为今后类似工程防水设计与施工提供借鉴。
【关键词】地铁车站；防水；施工缝；变形缝；诱导缝
1、工程概述
苏州市轨道交通一号线工程西起木渎站，东至钟南街站，共设置24座地下车站。星海街站为全线的第17座车站，车站总长573 m，位于苏州市区东部苏华路上，沿东西向布置，穿越星海街、星桂街、星都街三处交叉路口，为地下两层岛式车站，采用明挖顺作法施工。
星海街站顶板覆土厚约2.5 m，车站标准段结构底板埋深约16.5 m，底板位于苏州市第一微承压含水层及粉质黏土层，微承压水水头埋深在地面下2.30~2.50 m，水位较稳定；地下潜水水位在地面下0.75~2.50 m。由于星海街站底板位于微承压含水层，且本站所处地层地下水位埋深浅，因此，车站防水设计及施工需采取有针对性的措施。
2、地铁车站防水设计原则
1）地铁车站防水设计应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的一般原则。在漏水量小于设计要求、且疏排水不会引起周围地面下沉和影响结构耐久性时，可对进入主体结构内的极少量渗水进行疏排。
2）地铁车站防水设计应以“混凝土结构自防水”为根本，以“接缝防水”为重点，并辅以“附加防水层”加强防水，满足结构使用寿命的要求。
3、防水技术措施
3.1 混凝土结构自防水
地铁车站应以混凝土结构自防水为根本，因此结构设计中需控制裂缝宽度：迎水面裂缝宽度不大于0.2 mm，背水面不大于0.3 mm，并不得贯通。另外，在设计及施工过程中还应从以下几方面来确保混凝土自防水效果。
1）防水混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，并在混凝土中掺入优质磨细粉煤灰（Ⅱ级及以上），其中优质磨细粉煤灰掺量占胶凝材料总量的20%~30%。
2）每m3混凝土中材料总的碱含量（Na2O当量）不得大于3 kg。
3）选用C3A和C3S含量小的水泥，其中C3A含量不得大于8%。
4）选用低水化热水泥，水泥等级不小于32.5MPa，胶凝材料用量不得小于320 kg/m3，水胶比≤0.45，用水量不大于185 kg/m3。
5）防水混凝土中选用的石子粒径最大不超过40mm，泵送时最大粒径应为输送管径的1/4，吸水率不应大于1.5%，不得使用碱活性骨料；砂宜采用中砂，含泥量不大于3%，泥块含量、云母含量、轻物质含量及含硫量（折算成SO3按质量计）均不大于1%；拌和用水采用洁净的自来水。
6）混凝土入泵坍落度控制在（120±20）mm，入泵前坍落度每小时损失值不应大于30 mm，坍落度总损失值不应大于60 mm。
7）入模温度不得大于（30±2）℃，混凝土中心温度与表面温度差值不得大于25℃，混凝土表面温度与大气温度的差值不得大于25℃。
8）防水混凝土拌合物在运输后如出现离析，必须进行二次搅拌；当坍落度不能满足施工要求时，应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌，严禁直接加水。
9）混凝土浇筑过程中宜连续浇筑，搅拌均匀；振捣要密实，但不能过振、漏振；混凝土拆模应满足有关施工规范要求。
10）顶板及与顶板一次浇筑的侧墙防水混凝土应掺加具有补偿收缩功能的微膨胀防水剂；在车站顶板开大孔处宜采用钢纤维混凝土，钢纤维的用量为60kg/m3。
11）对于底板和顶板，应在终凝前多次收水抹光；顶板混凝土应蓄水养护，其他混凝土必须采用保温保湿养护，养护时间不少于14 d；冬季保温保湿养护时，两侧风口应有防“穿堂风”的措施，避免干湿交替。
3.2 接缝防水
1）施工缝
车站纵向及横向施工缝的防水设计，采用预埋镀锌止水钢板的方法。
2）诱导缝
地下车站纵向需设置诱导缝，有条件的情况下按间隔24 m左右设置一道，一般不宜大于36 m。星海街站全长573 m，车站纵向设置有18条诱导缝，其中间距超过36 m的诱导缝有2条，分别为37 m及61m，主要是受结构形式变化及地下空间开发范围内设置了大量接口的限制，导致诱导缝设置困难。诱导缝设置间距过大，会导致结构裂缝增多，因此，设计在间距过大的诱导缝之间增设施工缝。
星海街站是按复合墙设计的，诱导缝处设计采用“中埋式止水带+全包防水层”的方式进行防水，这与上海地铁叠合墙诱导缝采用的“外贴式止水带+中埋式止水带”设防方式是不同的。在顶板诱导缝下设置贯通的排水槽，把水引至站厅层的排水沟内。须检查板下梁、柱预留孔洞是否留设到位，在实际施工中常出现漏埋而后凿的现象，此举会留下渗漏隐患，需引起高度重视。
3）变形缝
为了减小星海街站主体结构与附属通道结构、地下开发空间的差异沉降，在主体结构与通道接口处以及在车站主体结构与地下开发空间之间，均设置了变形缝。变形缝采取多道防水措施，地铁车站中常使用外贴式钢边橡胶止水带、可注浆型中埋式止水带和内装可卸式止水装置联合防水。可注浆型中埋式止水带应在结构沉降稳定后进行注浆；内装可卸式止水装置时，应注意在止水槽内预留好排水管。
3.3 附加防水层防水
星海街站是按复合墙进行设计的，且车站底板处于微承压含水层中，因此车站设计采用全包防水层进行防水。车站全包防水层材料主要考虑了单组分聚氨酯防水涂料、钠基膨润土防水毯、自粘橡胶沥青防水卷材等几种。考虑到星海街站结合地下开发空间进行设计，车站下部设置了大量抗浮桩基，为便于施工及保证防水效果，最终确定全包防水层采用钠基膨润土防水毯。钠基膨润土防水毯主要有以下优点：1）密实性好；2）具有永久的防水性能；3）施工简便，工期短；4）不受气温影响，在寒冷气候条件下也不会脆断；5）绿色环保。
在膨润土防水毯施工过程中，需从以下几方面来保证施工质量：1）铺设过程中尽量防止施工用水引起的膨润土早期水化；2）铺设防水毯前应注意天气变化，防止雨雪天铺设；3）铺设立面拐角处防水毯时，应先顺拐角用钉子固定防水毯，再固定其他部位，以防止防水毯空鼓和紧绷；4）在转角处、阴阳角等特殊部位，应增贴一层防水毯作为附加层。
3.4 特殊节点防水
地下车站的桩接头（图1）、格构柱（图2）、降水井（图3）、接地电极（图4）等部位是防水的薄弱环节，因此，需按设计图做好这些部位的防水。
4、值得探讨的几个问题
4.1 混凝土中外加剂的选择
混凝土中掺入微膨胀剂会导致混凝土耐久性的降低，因此虽然短期能减少裂缝、对结构防水有利，但长期来讲对防水并不利。目前上海地铁工程中不再允许使用微膨胀剂，而推荐采用聚羧酸减水剂，但添加聚羧酸减水剂对混凝土标号、施工等提出了更高的要求。
4.2 排水槽设置
目前，防水设计一般在变形缝、诱导缝下部设置有排水槽，这些部位一旦出现渗漏水就能通过排水槽引至站厅层排水沟中排出；而施工缝一般不设置排水槽。但实际工程中，在主体结构与出入口通道（风道）、顶板施工缝等部位容易出现渗漏情况，这些部位一旦出现渗漏水将影响到车站的正常使用和地铁运营，因此，在这些部位宜参照诱导缝或变形缝来设置排水槽。在上海地铁7号线上多个车站施工缝下部设置了排水槽，减少了接缝渗漏水对运营的不利影响，值得借鉴。
4.3 离壁墙防水节点
苏州轻轨一号线采取在装修过程中设置排水沟的做法，这种排水沟挡墙整体性较差，容易导致排水沟内积水渗入车站内部装修层中。在上海地铁车站设计中，一般在结构中板预埋有离壁墙基础插筋，待主体结构施工完成后再施工离壁墙基础，在排水沟内设置防水层，能确保防水效果。因此，建议今后苏州轻轨采用整体性挡水墙，以保证防水效果。
4.4 分布筋的设置问题
分布筋布置在主筋内侧对结构受力有利，而布置在主筋外侧会对控制裂缝有利。对于按复合墙原则来设计的地铁车站，宜将内衬墙、顶板、底板的分布筋布置在主筋外侧，通过控制裂缝来达到防水的目的。
4.5 施工质量控制问题
地下工程防水应通过设计及施工两方面来实现，再保险的防水设计，如果施工不重视从细节入手进行质量控制的话，防水效果将大打折扣。如钠基膨润土防水毯要求避免在雨水中进行施工，但实际施工过程中防水毯有时还是会浸泡在雨水中，减弱了防水层的防水效果，这类问题今后施工过程中需引起重视。因此，今后应特别重视并加强对防水施工质量的监控。
4.6 堵漏材料的选用问题
在地下工程中，出现渗漏现象不可避免，对于渗漏水超过规范允许的部位，需及时进行堵漏处理。以往在堵漏过程中对堵漏材料的选用比较随意，从工程实践来看，对于临时堵漏可采用聚氨酯灌浆材料；在永久结构堵漏中应使用环氧树酯类材料。
5、结语
本文结合苏州轻轨一号线星海街站防水设计与施工实践，提出地铁车站防水应特别重视防水形式的选择及防水施工质量的控制。除确保混凝土结构自防水外，需特别重视各类接缝防水，并合理选择附加防水层；同时，施工过程中需注意防水层的保护，避免施工过程中损坏防水层而影响防水效果。本文对这些问题的探讨，希望能起到抛砖引玉的作用，为类似工程提供借鉴。
